DE19806297B4 - Method for establishing a communication structure in a distributed measurement and control system - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Errichten von Kommunikationsstrukturen in einem verteilten Meß- und Steuersystem (10) mit einer Mehrzahl von Systemknoten (14x) und einem Netz (16), über das jeder der Systemknoten (14x) kommuniziert, wobei jeder Systemknoten (14x) einen Betriebswandler (20) und einen Kontextparameterwandler (9) umfaßt, wobei der Betriebswandler (20) Spezifikationsdaten für ein jeweiliges Meßsystem liefert, und wobei der Kontextparameterwandler (9) relevante Kontextparameter liefert, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
basierend auf dem Aufbau des verteilten Meß- und Steuersystems (10), Erfassen eines vorbestimmten Satzes von abstrakten Kontextparametern und von logischen Bindungsbegrenzungen, um eine Spezifikation (40) zu erzeugen;
verteilen der Spezifikation (40) an alle in der Spezifikation (40) angegebenen Systemknoten (14x);
basierend auf der Spezifikation (40), Erfassen der konkreten Kontextparameter an jedem angegebenen Systemknoten (14x) durch den jeweiligen Kontextparameterwandler (9); und
an jedem angegebenen Systemknoten (14x), Binden der konkreten Kontextparameter an den Systemknoten (14x) gemäß der logischen Bindungsbegrenzung aus der Spezifikation...A method of establishing communication structures in a distributed measurement and control system (10) having a plurality of system nodes (14 x ) and a network (16) over which each of the system nodes (14 x ) communicate, each system node (14 x ) one An operational converter (20) and a context parameter converter (9), wherein the operational converter (20) provides specification data for a respective measurement system, and wherein the context parameter converter (9) provides relevant context parameters, the method comprising the steps of:
based on the construction of the distributed measurement and control system (10), detecting a predetermined set of abstract context parameters and logical bounds to produce a specification (40);
distribute the specification (40) to all system nodes (14 x ) specified in the specification (40);
based on the specification (40), detecting the concrete context parameters at each given system node (14 x ) by the respective context parameter converter (9); and
at each given system node (14 x), binding of the specific context parameters to the system nodes (14 x) according to the logical binding limitation from the specification ...

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Meß- und Steuersysteme. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das Gebiet der automatischen Konfigurierung von intelligenten Sensoren und Stellgliedern, die in Meß- und Steuersystemen verwendet werden, und hier insbesondere auf ein Verfahren zum Errichten einer Kommunikationsstruktur in einem verteilten Meß- und SteuersystemThe This invention relates to the field of measuring and control systems. Especially The invention relates to the field of automatic configuration of intelligent sensors and actuators used in measuring and control systems be used, and in particular to a method of building a communication structure in a distributed measurement and control system

Viele Meß- und Steueranwendungen werden gelöst, indem eine zentrale Steuerung in Verbindung mit entfernt positionierten Sensoren oder Stellgliedern verwendet wird. In der Vergangenheit waren diese Wandler mit der zentralen Steuerung über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung verbunden, welche entweder eine Analogschleife, z. B. eine 4–20 ma-Schleife, oder eine Digitalverbindung, wie z. B. eine RS-232, war. In jüngster Zeit kam eine Anzahl von "Feldbussen" auf, die es ermöglichen, daß diese Geräte einen Paket-basierten Bus oder ein Netz zur Kommunikation mit der zentralen Steuerung gemeinsam verwenden. Prinzipiell erlauben diese Netze ebenfalls eine Kommunikation von gleich zu gleich, wobei ein intelligentes Gerät direkt mit einem anderen kommuniziert. Diese Netze ermöglichen die Kommunikationsmuster über diese gemeinsam verwendeten Medien unter Verwendung von Adressierungsschemen, wobei ein solches Verfahren als "Binden" bekannt ist.Lots Measuring and Control applications are solved by having a centralized controller in communication with remotely located Sensors or actuators is used. In the past these converters were with the central controller via a point-to-point connection connected, which either an analog loop, z. A 4-20 ma loop, or a digital connection, such as. As an RS-232, was. Recently came in a number of "fieldbuses" that make it possible that these devices have a Packet-based bus or a network for communication with the central Sharing control. In principle, these networks also allow a communication from the same to the same, being an intelligent one Device directly communicates with another. These networks enable the communication patterns through them shared media using addressing schemes, such a method being known as "binding".

Das Bindungsverfahren modifiziert Konfigurationstabellen in einer oder mehreren Computerkomponenten (Systemknoten), derart, daß Informationspakete, die durch eine Anwendung, die in einem Knoten ausgeführt wird (eine Knotenanwendung) auf dem Netz plaziert werden, von anderen Anwendungen korrekt empfangen werden. Die meisten Systeme verwenden eine Tag-basierte (Tag = Etikette) Architektur zum Binden, wobei jeder für das Netz sichtbaren Entität, die durch diese Knotenanwendungen erzeugt wird, ein eindeutiger Namen gegeben wird. Das Binden tritt auf, indem die Tags der Sende- und Emp fangsentität korrekt zugeordnet werden, und indem diese Zuordnungen auf das Adressenschema des zugrunde liegenden Netzprotokolls abgebildet werden. Die meisten Netzanbieter haben Installationswerkzeuge, die verwendet werden, um dieses Binden zu erreichen. Die Installationswerkzeugmethodologie hängt davon ab, ob das Binden zum Entwicklungszeitpunkt, zum Übergabezeitpunkt oder dynamisch auftritt, wenn die Komponenten ersetzt werden, oder wenn das System modifiziert wird.The Binding method modifies configuration tables in one or several computer components (system nodes) such that information packets, by an application running in a node (a node application) are placed on the net, by others Applications are received correctly. Most systems use a tag-based (tag = etiquette) binding architecture, taking everyone for the network visible entity, which is generated by these node applications, a unique one Name is given. The binding occurs when the tags of the transmitting and empathy entity are assigned correctly, and by applying these mappings to the address scheme of the underlying network protocol. Most Network providers have installation tools that are used to achieve this binding. The installation tool methodology depends on it Whether the binding at the time of development, at the time of transfer or occurs dynamically when the components are replaced, or when the system is modified.

Mit Ausnahme von Systemen, bei denen die Bindungen zum Entwurfszeitpunkt auftreten, greifen diese Netzwerke auf das Netzwerk typischerweise von einem getrennten Computer zu, und dieselbe greifen individuell auf die verteilten Knoten zu, um Identifikationszwecke auszuführen. Zumindest wird die bereits in der Fabrik eingebrachte eindeutige Adresse (UUID) jedes Knotens bestimmt, derart, daß die Werkzeuge mit dem Gerät kommunizieren können, um die Adressentabellen zu modifizieren. Auf der Feldebene werden die Werkzeuge in Lap-Top-Computern oder speziellen tragbaren Geräten oft in Verbindung mit einer einfachen physischen Schnittstelle, z. B. einem Knopf auf der entfernten Komponente, implementiert. Wenn der Knoten auf einen Computer bezogen ist, dann sind die Werkzeuge oft Teil einer getrennten Benutzerschnittstelle, die in dem Prozessor resident ist.With Exception of systems where the bindings are at design time Typically, these networks typically access the network to a separate computer, and they access it individually the distributed nodes to perform identification purposes. At least becomes the unique address (UUID) already introduced in the factory each node determines such that the tools communicate with the device can, to modify the address tables. At the field level the tools in lap-top computers or special portable devices often in conjunction with a simple physical interface, z. A button on the remote component. If the node is related to a computer, then the tools are often Part of a separate user interface included in the processor resident.

In allen Fällen erfordert das Bindungsverfahren spezifische Entwurfsinformationen über die globale Anwendungen, welche die Kommunikation unter den Anwendung bestimmt, die auf dem verteilten Knoten ausgeführt werden. Für eine anfängliche Installation betrifft dies typischerweise einen manuellen Eintrag, und dies erfordert oft, daß diese Informationen und resultierenden Bindungen in einer Form gehalten werden, auf die von Werkzeugen dann zugegriffen werden kann, wenn Systemmodifikationen notwendig sind. Die Werkzeuge (Tools) erfordern typischerweise Benutzer, die computerkundig sind und ein detailliertes Verständnis der Anwendung besitzen.In all cases The binding method requires specific design information about the global applications affecting communication among the application determined to be executed on the distributed node. For an initial Installation typically involves a manual entry, and this often requires that this Information and resulting bonds held in a form which can then be accessed by tools if System modifications are necessary. The tools (tools) require typically users who are computer literate and have a detailed understanding own the application.

Für verteilte Meß- und Steuersysteme betreffen viele anwendungsspezifischen Details zum Binden die Identifikation von spezifischen Wandlern, d. h. Sensoren und Stellgliedern, mit einem bestimmten Aspekt der physischen Welt. Um dies darzustellen, muß das System wissen, welcher Drucksensor den Druck des Boilers 1 mißt, im Gegensatz zu einem anderen Punkt in dem System. Da der Druck des Boilers 1 an verschiedenen Punkten in dem System interessant ist, müssen die Informationen systemweit konsistent sein. Große Systeme sind oft hierarchisch. Als Ergebnis wird das Bindungsverfahren auf verschiedenen Ebenen des Systems mit unterschiedlichen Namensschemen wiederholt. Wieder müssen die Installierer die Namen über diese Grenzen hinweg korrekt in Übereinstimmung bringen, derart, daß an allen interessierenden Punkten der Druck des Boilers 1 eindeutig identifiziert ist. Zusätzlich müssen verteilte Systeme Kommunikationsstrukturen unter Sammlungen von Knotenanwendungen (virtuellen Knotenanwendungen) errichten, die sich zusammen gesehen als größere Anwendung verhalten. Wie eine einzige Anwendung können Sammlungen Hierarchien oder andere Strukturen bilden, die ein Bindungsverfahren benötigen.For distributed Measuring and Control systems involve many application-specific details for Bind the identification of specific transducers, d. H. sensors and actuators, with a particular aspect of the physical world. To illustrate this, that must be System know which pressure sensor measures the pressure of the boiler 1, in contrast to another point in the system. As the pressure of the boiler 1 at various points in the system is interesting, the Be consistent throughout the system. Large systems are often hierarchical. When Result will be the binding process at different levels of the System repeated with different naming schemes. Again, the Installer's names over these boundaries are in proper agreement bring in such a way that all points of interest the pressure of the boiler 1 clearly is identified. additionally have to be distributed Systems Communication structures among collections of node applications build (virtual node applications) that looked together as a larger application behavior. Like a single application, collections can hierarchies or form other structures that require a bonding process.

Die US 5,586,305 A beschreibt ein verteiltes, anpaßbares Meßnetzwerk, welches flexible Sensor- und Aktor-Knoten aufweist und eine Vielzahl von Einzelmessungen durchführt, wie beispielsweise Messungen bezüglich der Temperatur, des pH-Wertes, der Dichte, der Geschwindigkeit, etc. Das Netzwerk kann ansprechend auf diese Messungen große physikalische Prozesse steuern. Der flexible Sensor- oder Aktor-Knoten verwendet austauschbare, gemeinsam verwendbare Kernmodule, wobei jedes gemeinsame Kernmodul eine gemeinsame Beschreibung für die Datenkonfiguration und für die Steuerung der Messung verwendet. Obwohl viele physikalische Variablen betroffen sein können, wird jede dieser Variablen auf die gleiche Art gesteuert. Ein Wandlermodul wählt die physikalische Variable aus, gegenüber der das gemeinsame Kernmodul empfindlich ist und bestimmt ferner, ob es sich um einen Sensor oder einen Aktor handelt.The US 5,586,305 A describes a distributed, adaptable measurement network having flexible sensor and actuator nodes and a plurality of inputs measurements, such as temperature, pH, density, velocity, etc. measurements. The network can control large physical processes in response to these measurements. The flexible sensor or actuator node uses interchangeable, shared core modules, with each common core module using a common description for data configuration and control of the measurement. Although many physical variables can be affected, each of these variables is controlled in the same way. A transducer module selects the physical variable to which the common core module is sensitive and further determines whether it is a sensor or an actuator.

Die US 4,658,370 A beschreibt ein Werkzeug zur Verwaltung von Wissen, welches einen Computer umfaßt, der ein Programm speichert und ferner einen Speicher aufweist, um eine Wissensdatenbank zu speichern. Die Wissensdatenbank umfaßt tatsächliches Wissen und Beurteilungswissen, wobei letztes Beurteilungsregeln aufweist, welche Vorgaben umfassen, um die Bedingungen zu beschränken, gemäß denen die Regeln angewendet werden. Das tatsächliche Wissen umfaßt Definitionen von Attributen, die bestimmte Werte annehmen können. Die Beurteilungsregeln umfassen ferner Regeln mit Vorgaben, die sich auf diese Attribute beziehen, sowie Regeln, die auf Werte für diese Attribute schließen lassen. Ferner umfaßt das Werkzeug eine Einrichtung zur Ausführung einer eingebauten Steuerungsprozedur, wobei die Prozedur eine Interpretation der Wissensbank ermöglicht, die Regeln aufruft und verketten kann, und eine Suche innerhalb der Datenbank beenden kann. Die Wissensdatenbank umfaßt ferner Steuerungswissen, das bereitgestellt wird, um die eingebaute Steuerungsprozedur zu modifizieren. Ferner ist ein Sprachübersetzter vorgesehen, um das Steuerungswissen auszuführen, um die eingebaute Steuerungsprozedur zu modifizieren, wodurch das Steuerungswissen getrennt von dem Tatsachenwissen und dem Beurteilungswissen an anderen Positionen innerhalb der Datenbank enthalten sein kann.The US 4,658,370 A describes a knowledge management tool that includes a computer that stores a program and also has memory to store a knowledge base. The knowledge base includes actual knowledge and judgmental knowledge, the latter having assessment rules that include constraints to limit the conditions under which the rules are applied. The actual knowledge includes definitions of attributes that can take on certain values. The assessment rules also include rules with prescriptions that relate to these attributes, as well as rules that indicate values for those attributes. Further, the tool includes means for executing a built-in control procedure, the procedure enabling an interpretation of the knowledge base that can invoke and concatenate rules and terminate a search within the database. The knowledge base further includes control knowledge provided to modify the built-in control procedure. Further, a language translator is provided to execute the control knowledge to modify the built-in control procedure, whereby the control knowledge may be contained separately from the factual knowledge and judgment knowledge at other positions within the database.

Die US 5,717,614 beschreibt ein System und ein Verfahren zum Handhaben von Ereignissen in einem Meßsystem, welches ein Computersystem, eines oder mehrere Meßgeräte, die mit dem Computersystem verbunden sind, und eines oder mehrere Betriebsmittel, die in dem Computersystem zur Steuerung von Funktionen der Meßgeräte enthalten sind, umfaßt.The US 5,717,614 describes a system and method for handling events in a measurement system that includes a computer system, one or more meters connected to the computer system, and one or more resources included in the computer system for controlling functions of the meters ,

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Errichten einer Kommunikationsstruktur in einem verteilten Meß- und Steuersystem zu schaffen, welches minimale manuelle Einträge bei der Installation erfordern.The Object of the present invention is to provide an improved Method for establishing a communication structure in a distributed measurement and control system which require minimal manual entries during installation.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by a method according to claim 1.

Das Verfahren und die Architektur errichten Kommunikationsstrukturen unter Anwendungen einzeln und zusammen in einem System von verteilten Komponenten mit minimalen manuellen Einträgen bei der Installation. Zusätzlich sind diese Systeme einfach zu modifizieren, wenn Komponenten ersetzt werden müssen, da diese Techniken das Einrichten von Bindungen vereinfachen, die neue oder entfernte Komponenten des Systems wiederspiegeln.The Methods and architecture establish communication structures under applications individually and together in a system of distributed components with minimal manual entries the installation. additionally These systems are easy to modify when replacing components have to, Because these techniques make it easier to set up bindings reflect new or removed components of the system.

Für alle Anwendungen besteht das wesentliche des Bindungsverfahrens darin, Namen für jede sichtbare Entität zu erzeugen, um die Beziehung dieser Entität auf die Anwendung in der realen Welt wiederzuspiegeln. Diese Namen werden in einer von Menschen lesbaren Form beschrieben und auf effizientere eindeutige maschinenlesbare eindeutige Identifizierer abgebildet. Das Erzeugen von logisch unterschiedlichen anwendungsbezogenen Namen wird durch diese Erfindung gefördert.For all applications The essence of the bonding process is to name each visible one entity to generate the relationship of this entity to the application in the reflect the real world. These names are in one of humans readable form and on more efficient unique machine-readable unique identifiers shown. Generating logically different ones Application-related names are promoted by this invention.

Bei dieser Architektur werden die unterschiedlichen Namen, z. B. Boiler_1_Druck, durch eine Sammlung von Attributen, welche "Kontextparameter" genannt werden, ersetzt, die zusammen dieselbe logische Beziehung mit der Anwendung der realen Welt spezifizieren. Kontextparameter können den Namen, eine Position, Einheiten, Gruppen- oder Betriebsparameter und die Zeit umfassen. Die Knotenanwendungen legen anwendungsspezifische Begrenzungen bezüglich der Kontextparameter an, um eine eindeutige logische Bindungsfeststellung zu beschreiben, die auf logische Art und Weise nur die erwünschte Beziehung zu der physischen Welt zuläßt, wobei diese Begrenzungs-basierten Spezifikationen als Basis zum Errichten der Kommunikationsstrukturen verwendet werden.at this architecture, the different names, eg. B. Boiler_1_Print, is replaced by a collection of attributes called "context parameters" that come together specify the same logical relationship with the application of the real world. Context parameters can be the Name, position, units, group or operating parameters and include the time. The node applications create application-specific Limitations re the context parameter to a unique logical binding determination to describe, in a logical way, only the desired relationship admits to the physical world, where These limit-based specifications as a basis for building the communication structures are used.

Die Systemknoten umfassen Prozeduren, die es ermöglichen, daß die Knotenanwendungen auf die Kontextparameter zugreifen. Da die Parameter einen Aspekt der Beziehung der Anwendung auf die physische Welt wiedergeben, müssen die Prozeduren eine Meßfähigkeit besitzen, z. B. Wandler, die für die Betriebsaspekte der Anwendung verwendet werden. Die Prozeduren sollten so viele Kontextparameter wie nötig und praktisch umfassen, um manuelle Einträge während des Bindungsverfahrens zu reduzieren, wobei Kontextparameter beispielsweise die physische Position der Komponente, Merkmale der Wandlermessungen, die dieser Komponente zugeordnet sind, die lokale Zeit, die Werte der gemessenen Eigenschaften der phy sischen Welt, UUIDs, usw., umfassen können.The system nodes include procedures that allow the node applications to access the context parameters. Since the parameters reflect an aspect of the application's relationship to the physical world, the procedures must have a measurement capability, e.g. B. transducers used for the operational aspects of the application. The procedures should include as many contextual parameters as necessary and practical to reduce manual entries during the binding process, where context parameters include, for example, the physical location of the component, characteristics of the transducer measurements associated with that component, local time, measured property values physical world, UUIDs, etc. may include.

Eine korrekte Auswahl der Kontextparameter und der Begrenzungen erlauben eine Anwendungsspezifizität, ohne die extensive Verwendung von ad-hoc-anwendungsspezifischen Namen. Statt ad-hoc-Namen werden die meisten Kontextparameter Standardbereichsdefinitionen, z. B. GPS-Koordinaten, oder Anwendungsbereichs-Standarddefinitionen oder Namen, wie z. B. "Differenzdruck", benutzen.A allow correct selection of context parameters and constraints an application specificity, without the extensive use of ad-hoc application-specific Name. Instead of ad hoc names, most context parameters become default range definitions, z. Gps coordinates, or scope default definitions or names, such as B. "differential pressure" use.

Das Bindungsverfahren besteht darin, daß der Knoten die erwünschten Kontextparameter erfaßt. Systementwickler können Informationen mit diesen Werten etikettieren, die alle Empfänger als Basis verwenden können, um basierend auf denselben anwendungsdefinierten Begrenzungen auf flexible Art und Weise Informationen auswählen zu können. Alternativ kann der Erfassungsknoten eine UUID erzeugen, die das logische Äquivalent für die Anwendung der Begrenzungen auf Kontextparameter darstellt. Dieses Paaren von Kontextparametern und einer erzeugten UUID wird dann unter allen potentiell interessierten Knotenanwendungen gemeinsam verwendet. Nach dem Binden können die Daten basierend auf der UUID identifiziert werden. Das Bindungsverfahren für Sammlungen tritt auf ähnliche Art und Weise auf. Begrenzungen werden definiert, die, wenn sie auf die Kontextparameter angewendet werden, die durch mögliche Mitglieder der Sammlung erfaßt werden, die Sammlung logisch definieren, z. B. alle Knoten, die Pascal-Einheiten (Druckeinheiten) messen, die miteinander über das Netz kommunizieren, ohne über irgendwelche Router gehen zu müssen.The Binding method is that the node the desired Context parameters detected. System developers can Label information with these values, all recipients as Can use base based on the same application-defined limits flexible way to select information. Alternatively, the detection node create a UUID that is the logical equivalent for applying the constraints represents context parameters. This pairing of context parameters and a generated UUID will then be among all potentially interested Node applications shared. After binding, the Data is identified based on the UUID. The binding process for collections occurs on similar Way up. Limitations are defined when they be applied to the contextual parameters by possible members of the collection to logically define the collection, e.g. For example, all nodes that Measure Pascal units (pressure units) that communicate with each other over the Network communicate without over any routers are going to have to.

Eine Knotenanwendung tritt beim Hochfahren oder "Neustarten" der Komponente in einen Initialisierungszustand ein. Nach der Initialisierung wird ein Code ausgeführt, und die Knotenanwendung tritt in den Betriebszustand ein. Die Knotenanwendung fährt in dem Betriebszustand fort, bis eine "Ausgang"-Prozedur eingeleitet wird, wobei an diesem Punkt in den Beendungszustand eingetreten wird. Der Beendungszustand erlaubt es einer Knotenanwendung, auf systematische Art und Weise Betriebsmittel oder Ressourcen in eine geeignete Situation zu bringen, bevor die Ausführung beendet wird. Der Beendungszustand kann ebenfalls verwendet werden, um Bindungssituationen in dem System zu modifizieren.A Node application enters an initialization state upon booting or "restarting" the component one. After initialization, a code is executed, and the node application enters the operating state. The node application is in the Operating state continues until an "exit" procedure is initiated is entered, wherein at this point in the termination state occurred becomes. The termination state allows a node application to Systematic way resources or resources in one appropriate situation before the execution is terminated. The termination state can also be used to bind situations in the system to modify.

Das Bindungsverfahren wird normalerweise während der Initialisierungsphase ausgeführt. Wenn das System eine dynamische Modifikation zuläßt, kann das Bindungsverfahren in einem bestimmten Teilsatz der Knoten während der Ausführungsphase wiederholt werden. Ein dynamisches Binden wird ohne weiteres unter Verwendung der Kontextparameter als die Etikette anstatt der UUID implementiert, da kein Bedarf nach einer zusätzlichen Kommunikationsmeldung besteht, die erforderlich ist, um die UUID-Kontextparameterbindung gemeinsam zu verwenden.The Binding process is usually during the initialization phase executed. If the system allows for dynamic modification, the binding process can in a particular subset the nodes are repeated during the execution phase become. Dynamic binding is readily used the context parameter is implemented as the etiquette instead of the UUID because no need for an extra There is a communication message that is required to complete the UUID context parameter binding to use together.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The present invention will be described below with reference to FIGS attached drawings explained in more detail. Show it:

1 ein typisches verteiltes Meß- und Steuersystem; 1 a typical distributed measuring and control system;

2 ein Zustandsdiagramm, das einer Knotenanwendung zugeordnet ist; 2 a state diagram associated with a node application;

3 einen typischen Knoten, der eine Beispieleinrichtung zum Erfassen von Kontextparametern umfaßt; 3 a typical node comprising an example means for acquiring context parameters;

4 die "Kontextparametererfassungs"-Phase des Bindungsverfahrens; 4 the "context parameter acquisition" phase of the binding process;

5 die Option zum direkten Verwenden der Kontextparameter als die Informationstag; und 5 the option to directly use the context parameters as the information tag; and

6 die Option zum Verwenden einer UUID in Kombination mit den Kontextparametern als die Informationstag. 6 the option to use a UUID in combination with the context parameters as the information tag.

1 stellt ein typisches verteiltes System 10 dar. Dieses System besteht aus einer oder mehreren Komponenten 12n , wobei jede eine oder mehrere Knotenanwendungen 14x ausführt. Typische Systeme können optional eine Virtuellknotenanwendung 14A umfassen, die ein gemeinsames Verhalten unter Knotenanwendungen 141 , 142 und 143 beschreibt. Der tatsächliche Code oder die Ausführung der Virtuellknotenanwendung 14A findet als Teil irgendeiner oder aller Bestandteilknotenanwendungen statt, und die Verteilung kann zeitlich variieren. Jede Knotenanwendung 14x kommuniziert über die Infrastruktur der unterstützenden Komponente über ein Netz 16. Für die Komponenten 121 und 122 ist die Kommunikation über das gesamte Netz über einen intelligenten Netzknoten ("Hub") 18 implementiert. Alternativ kann eine Knotenanwendung 14x einen zugeordneten Wandler 20y haben, der eine bestimmte Quantität der physischen Welt entweder mißt oder verändert. 1 represents a typical distributed system 10 This system consists of one or more components 12 n Each one or more node applications 14x performs. Typical systems may optionally include a virtual node application 14A include a common behavior among node applications 14 1 . 14 2 and 14 3 describes. The actual code or execution of the virtual node application 14A takes place as part of any or all of the constituent node applications, and the distribution can vary over time. Every node application 14x communicates via the infrastructure of the supporting component via a network 16 , For the components 12 1 and 12 2 is communication across the entire network via an intelligent hub ("hub") 18 implemented. Alternatively, a node application 14x an associated transducer 20 y who either measures or changes a certain quantity of the physical world.

Eine Gesamtanwendung, die auf diesem System läuft, verwendet die Informationen, die von jeder Knotenanwendung erzeugt oder konsumiert werden, um die beabsichtigte Funktion der realen Welt, wie z. B. das Steuern oder Überwachen einer Serie von Boilern, auszuführen. Das Bindungsverfahren besteht im Erzeugen von Taginformationen, die diese Daten auf korrekte Art und Weise in ihrer Beziehung auf die physische Welt identifizieren. Wenn die Virtuellknotenanwendung 14A beispielsweise die Kraft an der Komponente 122 wissen muß, muß das Installationsverfahren sicherstellen, daß die Daten von den Komponenten 122 und 125 unterschieden werden können.An overall application running on this system uses the information generated or consumed by each node application to perform the intended function of the real world, such as the real world. Controlling or monitoring a series of boilers. The binding method is to generate tag information that Identify this data correctly in their relationship to the physical world. If the virtual node application 14A for example, the force on the component 12 2 The installation procedure must ensure that the data is from the components 12 2 and 12 5 can be distinguished.

2 stellt das Gesamtverhalten jeder Knotenanwendung bezugnehmend auf dieses Bindungsverfahren dar. Eine typische Knotenanwendung 14x läuft durch drei Hauptzustände: die Initialisierung 30A, der Betriebszustand 30B und der Beendungszustand 30C, wobei die Übergänge 32A, 32B zwischen den Zuständen vorhanden sind. Beim Hochfahren oder Neustarten der betreffenden Komponente tritt die Knotenanwendung 14x in den Initialisierungszustand 30A ein. Während der Initialisierung führt die Knotenanwendung 14x das Bindungsverfahren zusätz lich zu anderen Initialisierungsfunktionen aus. Bei Vollendung des Initialisierungszustands 30A geht die Knotenanwendung 14x in den Betriebszustand 30B über den Übergang 32A über. Der Betriebszustand 30B ist der Normalbetriebszustand der Knotenanwendung 14x , in dem die Knotenanwendung mit anderen Knotenanwendungen zusammenarbeitet, um die insgesamt entwickelte Systemfunktionalität zu erreichen. Wenn das System entworfen ist, um verschiedene Variationen zuzulassen, welche ein Neubinden während der Betriebsphase erfordern, wird der relevante Abschnitt des Bindungsverfahrens entsprechend den Anforderungen wiederholt. Am Ende des Betriebs- oder Laufzustands geht die Knotenanwendung 14x in den Beendungszustand 30C über den Übergang 32B über. In dem Beendungszustand 30C kann die Knotenanwendung 14x anderen Knotenanwendungen mitteilen, daß sie das System verläßt, d. h. daß sie die sichtbaren Abschnitte der Knotenanwendung 14x "entfernt" oder die entsprechenden Bindungen auflöst. 2 illustrates the overall behavior of each node application with respect to this binding procedure. A typical node application 14x runs through three main states: the initialization 30A , the operating condition 30B and the termination state 30C , where the transitions 32A . 32B exist between the states. When booting or restarting the affected component, the node application occurs 14x in the initialization state 30A one. During initialization, the node application performs 14x the binding process in addition to other initialization functions. Upon completion of the initialization state 30A go the node application 14x in the operating state 30B about the transition 32A above. The operating condition 30B is the normal operating state of the node application 14x in which the node application collaborates with other node applications to achieve the overall developed system functionality. If the system is designed to allow for various variations requiring re-bonding during the operational phase, the relevant portion of the binding process is repeated according to the requirements. At the end of the operating or running state, the node application goes 14x in the termination state 30C about the transition 32B above. In the termination state 30C can be the node application 14x notify other node applications that it is leaving the system, ie that they are the visible portions of the node application 14x "removed" or dissolves the corresponding bindings.

Der anfängliche Schritt des Bindungsverfahrens besteht in der Erfassung der relevanten Kontextparameter. 3 stellt den Aufbau von Knoten in der Architektur dieser Erfindung dar, welche erlaubt, daß dies durchgeführt wird. Es ist eine typische Komponente 12n gezeigt, die eine Knotenanwendung 14x enthält, welche einen zugeordneten Wandler 20 haben kann, und welche mit dem Rest des Systems über das Netz 16 kommuniziert. Zusätzlich hat jede Knotenanwendung 14x Zugriff auf die nötigen Kontextparameterwandler 9, die verwendet werden, um die relevanten Kontextparameter zu erfassen. Somit hat jeder Knoten potentiell drei getrennte Mechanismen zum Erfassen der relevanten Merkmale der Umgebung, welche benötigt werden, um die Bindungsspezifikation zu erfüllen: die Kontextparameterwandler 9, die Betriebswandler 20 und das Netz. Diese drei Mechanismen liefern unterschiedliche Datenebenen.The initial step of the binding process is to capture the relevant context parameters. 3 Figure 4 illustrates the structure of nodes in the architecture of this invention which allows this to be done. It is a typical component 12 n shown a knot application 14x contains an associated transducer 20 can have, and which with the rest of the system over the network 16 communicated. In addition, every node application has 14x Access to the necessary context parameter converters 9 which are used to capture the relevant context parameters. Thus, each node potentially has three separate mechanisms for capturing the relevant features of the environment needed to fulfill the binding specification: the context parameter converters 9 , the plant converter 20 and the network. These three mechanisms provide different data levels.

Die Betriebswandler 20 liefern Spezifikationsdaten, welche den Betriebszweck des Geräts, z. B. die Meßeinheiten, sowie Werte definieren, die von der physischen Welt im Falle von Sensoren abgeleitet werden. Die Daten, die sich auf das Gerät beziehen, können unter Verwendung von elektronischen Arbeitsblattverfahren, wie sie beispielsweise in dem IEEE-Draft-Standard 1451.2 spezifiziert sind, definiert werden.The plant converter 20 provide specification data indicating the operating purpose of the device, e.g. As the measuring units, as well as define values derived from the physical world in the case of sensors. The data relating to the device may be defined using electronic spreadsheet methods such as those specified in the IEEE Draft Standard 1451.2, for example.

Das Netz 16 erlaubt den Empfang von Spezifikationen von anderen Geräten und die Fähigkeit, bestimmte Aspekte der Kommunikationstopologie zu bestimmen, welche verwendet werden können, um die Struktur des Gesamtsystems zu definieren. Wenn beispielsweise bezugnehmend auf 1 der intelligente Netzknoten 18 nicht alle Nachrichten mit bestimmten Parametern zu der höheren Ebene des Systems 10 leitet, dann können die Knotenanwendungen in den Komponenten 121 und 122 auf dieser Basis die Mitglieder der Virtuellknotenanwendung 14A bestimmen und die Bindungsdaten austauschen, um eine Virtuellknotenanwendung 14A zu errichten. Ohne die Verwendung der intelligenten Schnittstelle könnte eine bestimmte andere Spezifikation für "14A" verwendet werden, wie z. B. alle Knoten, die zwischen X = 0 und X = 3 positioniert sind, könnten verwendet werden. In jedem Fall verwendet der Anwendungsentwickler diese Daten, um "14A" von einer bestimmten ähnlichen Anwendung zu unterscheiden, die bezüglich eines anderen Aspekts der physischen Welt arbeitet. Die intelligenten Schnittstellen können übliche Schnittstellen mit einer Time-To-Live (Lebenszeit) von 0 unter Verwendung einer Multicastkommunikation in einem Ethernet-basierten Netz sein. Alternativ könnte der Netzknoten oder Router bestimmte andere Kopfinformationen in den Nachrichten herausnehmen, welche verwendet werden sollen, um eine Bindung zu errichten.The network 16 allows the receipt of specifications from other devices and the ability to determine certain aspects of the communication topology that can be used to define the structure of the overall system. For example, referring to 1 the intelligent network node 18 not all messages with certain parameters to the higher level of the system 10 then the node applications in the components can 12 1 and 12 2 on this basis, the members of the virtual node application 14A determine and exchange the binding data to a virtual node application 14A to build. Without the use of the intelligent interface, a certain other specification could 14A could be used, such as all nodes that are positioned between X = 0 and X = 3, and in any case the application developer uses this data to " 14A "to differentiate from a certain similar application working on another aspect of the physical world, the smart interfaces may be common interfaces with a time-to-live (lifetime) of 0 using multicast communication in an Ethernet-based network For example, the network node or router could take out certain other header information in the messages that should be used to establish a binding.

Die Kontextparameterwandler 9 erfassen die restlichen Daten, die zum Binden benötigt werden, die nicht von den zwei anderen Quellen verfügbar sind. Dieser Zugriff findet über die üblichen I/O-Strukturen für typische Mikroprozessoren statt. Das Wesen dieser Wandler variiert von der Anwendung 14x zur Anwendung 14x . In vielen Anwendungen erfordert das Binden eine Spezifikation der physischen Position, die einem Knoten oder einer Sammlung zugeordnet ist. Somit mißt ein gemeinsamer Kontextparameterwandler die physische Position in einer Anwendungs-bedeutungsvollen Art und Weise, z. B. für eine Kontextüberwachungsanwendung mißt ein GPS-basierter Wandler die Länge, Breite und Höhe. Bei einer Gebäudesteuerungsanwendung kann die Position unter Verwendung folgender Einrichtungen gemessen werden:

  • – Akustikgeräten, die mit Baken an bekannten Positionen innerhalb eines Raums interagieren;
  • – Akustik- oder Optikgeräten, die codierte Sendungen empfangen, die auf die definierten Räume begrenzt sind, und die sich von Raum zu Raum unterscheiden. Diese Geräte können passive Technologien, wie z. B. den Empfang von rundfunkmäßig abgestrahlten Informationen, oder aktive Technologien, wie z. B. Strichcodelesegeräte, verwenden.
  • – ähnlichen Techniken, die für Fachleute auf dem Gebiet des Messens einer Position offensichtlich sind.
The context parameter converter 9 capture the remaining data needed for binding that is not available from the other two sources. This access takes place via the usual I / O structures for typical microprocessors. The nature of these transducers varies from application 14x for use 14x , In many applications, binding requires a specification of the physical location associated with a node or a collection. Thus, a common context parameter converter measures the physical position in an application-meaningful manner, e.g. For example, for a context monitoring application, a GPS based transducer measures the length, width and height. For a building control application, the location can be measured using the following facilities:
  • - Acoustic devices that interact with beacons at known positions within a room;
  • - Acoustic or optical equipment, the coded Sen receive messages that are limited to the defined spaces and that differ from room to room. These devices may be passive technologies, such. As the reception of radiated information, or active technologies such. As bar code readers, use.
  • - Similar techniques that are obvious to those skilled in the field of measuring a position.

In Prozeßsituationen können die Bindungstechniken in Verbindung mit feiner aufgelösten Informationen, z. B. codierten Meßköpfen, die abgefragt werden können, verwendet werden.In process situations can the bonding techniques in conjunction with finely resolved information, z. B. coded measuring heads, the can be queried be used.

4 stellt ein Verfahren zum Erfassen der Kontextparameter für das in 1 gezeigte System dar. Der Kontextparameterwandler 9 mißt die Position bezüglich jeder Komponente 12n entlang einer bestimmten Dimension "X". Für jede Knotenanwendung 14x sind die Kontextparameterwerte 9A (siehe 4) gezeigt, die für diese Beispielanwendung 14x bestimmt sind. Das elektronische Datenarbeitsblatt des zugeordneten Betriebswandlers wird verwendet, um die "Einheiten" zu bestimmen. Die Kommunikationstopologie, die den intelligenten Netzknoten (Hub) umfaßt, definiert den "Kommunikations"-Parameter. 4 provides a method for capturing the context parameters for the in 1 shown system. The context parameter converter 9 measures the position with respect to each component 12 n along a certain dimension "X". For every node application 14x are the context parameter values 9A (please refer 4 ) shown for this sample application 14 x are determined. The electronic data worksheet of the associated operational converter is used to determine the "units". The communication topology that includes the intelligent hub defines the "communication" parameter.

5 zeigt eine Option, wie diese Informationen verwendet werden, um die tatsächlichen Bindungen zu bestimmen. Diese Bindungen werden in einem Verfahren mit drei Schritten bestimmt. Zuerst werden die Spezifikation 40 für die Bindungen von jeder Knotenanwendung 14x aus einer Rundfunknachricht über das Netz oder durch Vorhandensein in Komponenten aufgrund des Entwurfs erfaßt. Eine typische Spezifikation ist im Pseudocode dargestellt. Somit sind der GUI-Namen, der von Anwendungen, die Informationen anzeigen, verwendet wird, und die verschiedenen Tags bezüglich der Kontextparameter definiert. Alle interessierenden Knotenanwendungen, wie sie durch den Entwurf definiert sind, empfangen diese Spezifikationen, z. B. alle Knotenanwendungen mit zugeordneten Wandlern, die einen Druck messen, werden die Spezifikation 1 mit Ausnahme des GUI-Abschnittes benötigen. Nur Knoten, die ebenfalls eine Anzeigefunktionalität haben, würden den GUI-Abschnitt der Spezifikation 1 verwenden. Zweitens werden die Kontextparameter erfaßt, und die Tags, die in der Spezifikation definiert sind, werden an jeder Knotenanwendung 14x aufgebaut. Drittens werden diese Tags, die den Daten zugeordnet sind, auf dem Netz plaziert, wie es in den Betriebsnachrichtbeispielen gezeigt ist. Bei diesem Beispiel werden die spezifizierten Kontextparameterwerte als die Tags verwendet. Empfänger akzeptieren nur Nachrichten mit den Tags, die mit den Spezifikationen übereinstimmen. 5 shows an option on how to use this information to determine the actual bindings. These bonds are determined in a three-step process. First, the specification 40 for the bindings of each node application 14x from a broadcast message over the network or by presence in components due to the design. A typical specification is shown in pseudocode. Thus, the GUI name used by applications that display information is defined and the various tags related to the context parameters. All node applications of interest, as defined by the design, receive these specifications, e.g. For example, all node applications with associated transducers that measure pressure will require specification 1 except for the GUI section. Only nodes that also have display functionality would use the GUI portion of Specification 1. Second, the context parameters are captured and the tags defined in the specification become at each node application 14x built up. Third, these tags associated with the data are placed on the network, as shown in the operating message examples. In this example, the specified context parameter values are used as the tags. Recipients only accept messages with the tags that match the specifications.

6 stellt ein alternatives Ausführungsbeispiel dafür dar, wie die Daten verwendet werden, um die tatsächlichen Bindungen zu bestimmen. Eine UUID, die durch bekannte Techniken erzeugt wird, wird als die Tag verwendet, die jedes Datenpaket begleitet. Ein zusätzlicher Schritt im Bindungsverfahren, das oben umrissen wurde, ist erforderlich, wie es in dem Abschnitt "Bindungsnachricht" 42 von 6 gezeigt ist. Nachdem die Bindungen unter Verwendung der Spezifikation lokal bestimmt worden sind, wird eine UUID für jeden Datentyp erzeugt, der in der Spezifikation definiert ist. Eine separate Bindungsnachricht 42 wird rundschreibenmäßig ausgesendet, um andere Knoten zu informieren, daß die einzige UUID eine ausgewählte Begrenzungsstrukturüberein stimmung definiert. 6 Figure 4 illustrates an alternate embodiment of how the data is used to determine the actual bindings. A UUID generated by known techniques is used as the tag accompanying each data packet. An additional step in the binding process outlined above is required, as described in the "Binding message" section 42 from 6 is shown. After the bindings have been determined locally using the specification, a UUID is generated for each data type defined in the specification. A separate binding message 42 is circularly dispatched to inform other nodes that the single UUID defines a selected bounding structure match.

Das definierte Verfahren erlaubt es, daß das Binden automatisch durchgeführt wird, und zwar ohne einen manuellen Eintrag, wenn die geeigneten Kontextparameter erfaßt und begrenzt werden. Selbst wenn eine volle Bindung unter Verwendung dieses Verfahrens nicht möglich ist, kann die Menge an Daten, die manuell eingegeben werden müssen, dennoch wesentlich reduziert werden, wodurch potentielle Fehler beseitigt werden.The defined method allows binding to be performed automatically, without a manual entry, if the appropriate context parameters detected and be limited. Even if a full tie using this Procedure not possible is, the amount of data that needs to be entered manually, nevertheless be significantly reduced, eliminating potential errors become.

Claims (4)

Verfahren zum Errichten von Kommunikationsstrukturen in einem verteilten Meß- und Steuersystem (10) mit einer Mehrzahl von Systemknoten (14x ) und einem Netz (16), über das jeder der Systemknoten (14x ) kommuniziert, wobei jeder Systemknoten (14x ) einen Betriebswandler (20) und einen Kontextparameterwandler (9) umfaßt, wobei der Betriebswandler (20) Spezifikationsdaten für ein jeweiliges Meßsystem liefert, und wobei der Kontextparameterwandler (9) relevante Kontextparameter liefert, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: basierend auf dem Aufbau des verteilten Meß- und Steuersystems (10), Erfassen eines vorbestimmten Satzes von abstrakten Kontextparametern und von logischen Bindungsbegrenzungen, um eine Spezifikation (40) zu erzeugen; verteilen der Spezifikation (40) an alle in der Spezifikation (40) angegebenen Systemknoten (14x ); basierend auf der Spezifikation (40), Erfassen der konkreten Kontextparameter an jedem angegebenen Systemknoten (14x ) durch den jeweiligen Kontextparameterwandler (9); und an jedem angegebenen Systemknoten (14x ), Binden der konkreten Kontextparameter an den Systemknoten (14x ) gemäß der logischen Bindungsbegrenzung aus der Spezifikation (40), und Plazieren der konkreten Kontextparameter in dem Netz (16).Method for establishing communication structures in a distributed measuring and control system ( 10 ) with a plurality of system nodes ( 14 x ) and a network ( 16 ) through which each of the system nodes ( 14x ), each system node ( 14x ) a plant converter ( 20 ) and a context parameter converter ( 9 ), the operating converter ( 20 ) Provides specification data for a respective measurement system, and wherein the context parameter converter ( 9 ) provides relevant context parameters, the method comprising the steps of: based on the structure of the distributed measurement and control system ( 10 ), Collecting a predetermined set of abstract context parameters and logical binding constraints to create a specification ( 40 ) to create; distribute the specification ( 40 ) to all in the specification ( 40 ) specified system nodes ( 14x ); based on the specification ( 40 ), Capture the concrete context parameters at each specified system node ( 14x ) by the respective context parameter converter ( 9 ); and at each specified system node ( 14x ), Binding the concrete context parameters to the system node ( 14x ) according to the logical constraint of the specification ( 40 ), and placing the concrete context parameters in the network ( 16 ). Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Kontextparameter aus einer Gruppe ausgewählt ist, die eine Position, die Zeit, eine Netzverbindungsfähigkeit und Einheiten eines zugeordneten Wandlers umfaßt.The method of claim 1, wherein the context parameter is selected from a group that includes a position, time, network connectivity ability and units of an associated transducer. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Erfassens der konkreten Kontextparameter das Erfassen der physischen Position des Systemknotens (14x ) durch den zugeordneten Kontextparameterwandler (9) umfaßt.The method of claim 1 or 2, wherein the step of detecting the concrete context parameters comprises detecting the physical location of the system node ( 14x ) by the associated context parameter converter ( 9 ). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die logische Bindungsbegrenzung für jeden der Systemknoten (14x ) eine Systemknotenadresse (UUID) umfaßt, wobei das Binden des konkreten Kontextparameters an einen Systemknoten (14x ) das Zuordnen des konkreten Kontextparameters zu der Systemknotenadresse (UUID) umfaßt, wobei alle relevanten Systemknoten (14x ) diese Zuordnung gemeinsam verwenden.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the logical binding limit for each of the system nodes ( 14x ) comprises a system node address (UUID), wherein the binding of the concrete context parameter to a system node ( 14x ) comprises associating the concrete context parameter with the system node address (UUID), all relevant system nodes ( 14 x ) share this mapping.
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